安徽理工大學(xué)《數(shù)字邏輯基礎(chǔ)》2022-2023學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

學(xué)校________________班級____________姓名____________考場____________準(zhǔn)考證號學(xué)校________________班級____________姓名____________考場____________準(zhǔn)考證號…………密…………封…………線…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第1頁，共3頁安徽理工大學(xué)

《數(shù)字邏輯基礎(chǔ)》2022-2023學(xué)年第一學(xué)期期末試卷題號一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共15個小題，每小題1分，共15分．在每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的．）1、假設(shè)正在研究數(shù)字邏輯電路中的時序違規(guī)問題，即信號的建立時間和保持時間不滿足要求。這可能導(dǎo)致電路的功能錯誤或不穩(wěn)定。為了檢測和解決時序違規(guī)，以下哪種方法是常用且有效的？（）A.靜態(tài)時序分析B.動態(tài)時序仿真C.邏輯綜合優(yōu)化D.以上都是2、在數(shù)字邏輯電路中，編碼器和譯碼器可以實現(xiàn)數(shù)字信號的編碼和解碼。一個4線-2線編碼器和一個2線-4線譯碼器連接在一起，當(dāng)編碼器輸入為特定值時，譯碼器的輸出會是什么？（）A.譯碼器的輸出會根據(jù)編碼器的輸入產(chǎn)生相應(yīng)的高電平輸出B.譯碼器的輸出會根據(jù)編碼器的輸入產(chǎn)生相應(yīng)的低電平輸出C.不確定D.譯碼器的輸出與編碼器的輸入無關(guān)3、在數(shù)字邏輯的總線結(jié)構(gòu)中，假設(shè)一個系統(tǒng)有多組數(shù)據(jù)需要通過同一組總線傳輸。為了避免數(shù)據(jù)沖突，以下哪種機制是常用的解決方案？（）A.三態(tài)門B.鎖存器C.寄存器D.計數(shù)器4、對于一個T觸發(fā)器，在時鐘脈沖作用下，當(dāng)T=1時，觸發(fā)器的輸出將：（）A.翻轉(zhuǎn)B.置0C.置1D.保持不變5、在數(shù)字系統(tǒng)中，能夠?qū)⑤斎氲亩M制代碼轉(zhuǎn)換為特定輸出信號的電路稱為？（）A.編碼器B.譯碼器C.數(shù)據(jù)選擇器D.數(shù)值比較器6、在數(shù)字邏輯中，移位寄存器可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的移位操作。串行輸入并行輸出移位寄存器可以在一個時鐘脈沖下將串行輸入的數(shù)據(jù)并行輸出。假設(shè)一個8位串行輸入并行輸出移位寄存器，初始狀態(tài)為00000000，在經(jīng)過8個時鐘脈沖后，輸入的數(shù)據(jù)為10101010，此時寄存器的輸出為：（）A.00000000B.10101010C.01010101D.111111117、時序邏輯電路與組合邏輯電路不同，其輸出不僅取決于當(dāng)前輸入，還與之前的狀態(tài)有關(guān)。以下關(guān)于時序邏輯電路的描述，不正確的是（）A.觸發(fā)器是時序邏輯電路的基本存儲單元B.計數(shù)器和寄存器都是常見的時序邏輯電路C.時序邏輯電路在時鐘信號的控制下進行狀態(tài)轉(zhuǎn)換D.時序邏輯電路的輸出變化與輸入的變化是完全同步的8、在數(shù)字電路中，組合邏輯電路的輸出僅取決于當(dāng)前的輸入。以下關(guān)于組合邏輯電路的描述中，不正確的是（）A.加法器是一種常見的組合邏輯電路B.組合邏輯電路不存在反饋回路C.編碼器和譯碼器都屬于組合邏輯電路D.組合邏輯電路在工作過程中，輸出狀態(tài)會隨輸入的變化而不斷改變9、當(dāng)研究數(shù)字電路中的計數(shù)器時，假設(shè)需要設(shè)計一個能夠從0計數(shù)到15的4位二進制計數(shù)器。以下哪種計數(shù)器類型可以實現(xiàn)這個功能，并且在計數(shù)過程中具有較好的穩(wěn)定性？（）A.異步計數(shù)器B.同步計數(shù)器C.加法計數(shù)器D.減法計數(shù)器10、已知一個數(shù)字系統(tǒng)的電源電壓為5V，一個邏輯門的輸出低電平最大為0.8V，那么這個低電平是否符合標(biāo)準(zhǔn)的邏輯低電平？（）A.符合B.不符合C.無法確定D.以上都不對11、在數(shù)字邏輯的理論基礎(chǔ)中，以下關(guān)于布爾代數(shù)基本定律的描述，不正確的是（）A.布爾代數(shù)的基本定律包括交換律、結(jié)合律和分配律B.這些定律是數(shù)字邏輯運算和化簡的基礎(chǔ)C.布爾代數(shù)的定律在所有情況下都適用，沒有任何限制D.違反布爾代數(shù)定律可能導(dǎo)致邏輯錯誤12、在數(shù)字系統(tǒng)中，要將一個4位的二進制數(shù)轉(zhuǎn)換為格雷碼，以下轉(zhuǎn)換方式正確的是：（）A.直接按位取反B.相鄰位異或C.相鄰位相加D.整體乘以213、考慮一個數(shù)字電路中的鎖存器，它能夠在特定條件下存儲數(shù)據(jù)。以下哪種情況下鎖存器可能會丟失存儲的數(shù)據(jù)？（）A.電源故障B.控制信號異常C.長時間未刷新D.以上情況都可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失14、對于一個由D觸發(fā)器構(gòu)成的移位寄存器，如果要實現(xiàn)串行輸入并行輸出，最少需要幾個D觸發(fā)器？（）A.2B.4C.8D.1615、在數(shù)字邏輯中，提高數(shù)字電路的可靠性可以采用多種措施。以下措施中，不能提高數(shù)字電路可靠性的是（）A.采用冗余設(shè)計B.優(yōu)化電路布局和布線C.提高工作電壓D.選用高質(zhì)量的元器件二、簡答題（本大題共4個小題，共20分)1、（本題5分）說明在數(shù)字邏輯中如何進行邏輯函數(shù)的卡諾圖化簡中的無關(guān)項處理。2、（本題5分）詳細(xì)說明在計數(shù)器的模值可變設(shè)計中，如何通過外部控制信號動態(tài)改變計數(shù)器的模值。3、（本題5分）詳細(xì)闡述如何用硬件描述語言實現(xiàn)一個狀態(tài)機的狀態(tài)編碼優(yōu)化，減少狀態(tài)翻轉(zhuǎn)的功耗。4、（本題5分）深入解釋在數(shù)字邏輯電路的電源噪聲抑制中，常用的濾波電路和去耦電容的作用。三、分析題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）使用移位寄存器和計數(shù)器設(shè)計一個數(shù)字電路，能夠?qū)崿F(xiàn)對輸入數(shù)據(jù)的循環(huán)移位和計數(shù)功能。分析循環(huán)移位和計數(shù)的邏輯實現(xiàn)，以及如何通過控制信號靈活地調(diào)整移位方向和計數(shù)范圍。2、（本題5分）使用加法器和減法器設(shè)計一個數(shù)字電路，能夠?qū)崿F(xiàn)對浮點數(shù)的加減運算。分析浮點數(shù)的表示格式和運算規(guī)則，以及在硬件實現(xiàn)中需要考慮的特殊情況，如舍入和溢出處理。3、（本題5分）設(shè)計一個數(shù)字電路，能夠?qū)斎氲囊曨l數(shù)據(jù)進行運動檢測。分析運動檢測的算法和實現(xiàn)方式，如幀差法或背景減除法，以及如何在數(shù)字電路中處理視頻數(shù)據(jù)的幀間差異，檢測出物體的運動區(qū)域。4、（本題5分）給定一個數(shù)字邏輯電路的測試向量生成報告，分析測試向量的覆蓋度和有效性。探討如何改進測試向量的生成方法，以提高電路測試的質(zhì)量和效率，發(fā)現(xiàn)潛在的故障和缺陷。5、（本題5分）給定一個數(shù)字邏輯電路，分析其在不同工藝制程（如CMOS、TTL等）下的性能差異。探討工藝參數(shù)對電路速度、功耗、噪聲容限等方面的影響，以及如何根據(jù)工藝選擇優(yōu)化電路設(shè)計。四、設(shè)計題（本大題共4個小題，共40分)1、（本題10分）使用JK觸發(fā)器設(shè)計一個同步時序邏輯電路，實現(xiàn)一個模16的可逆計數(shù)器，畫出狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖和電路連接。2、（本題10分）使